一种轻便式高刚性芯轴的制作方法

本技术涉及机械传动部件，具体涉及一种轻便式高刚性芯轴。

背景技术：

1、芯轴作为机械传动中的关键部件，主要用于传递扭矩、支撑工件或配合其他传动件实现运动传递，目前市面上的芯轴主要分为两类：一类是采用金属材料制成的实心或空心芯轴，这类芯轴虽能满足刚性需求，但金属材料密度大，导致芯轴整体重量较重，在高速运转场景下易产生较大惯性力，不仅增加驱动系统能耗，还可能影响传动精度，另一类是采用塑料、普通复合材料制成的轻量化芯轴，这类芯轴虽重量较轻，但刚性和抗疲劳性能较差，长期使用易出现变形、断裂等问题，无法满足精密传动场景的使用需求。

2、但现有技术中，为平衡芯轴的重量与刚性，部分方案采用金属外层和轻质芯材的复合结构，但多为简单的圆柱状嵌套设计，金属层与芯材之间的连接稳定性差，受力时易出现分层现象，同时，芯轴的轴肩、键槽等应力集中部位未进行针对性加强，导致芯轴整体强度分布不均，使用寿命缩短，因此，我们提出一种轻便式高刚性芯轴。

技术实现思路

1、鉴于上述现有轻便式高刚性芯轴存在的问题，提出了本实用新型。

2、因此，本实用新型目的是提供一种轻便式高刚性芯轴，解决了，现有技术中，为平衡芯轴的重量与刚性，部分方案采用金属外层和轻质芯材的复合结构，但多为简单的圆柱状嵌套设计，金属层与芯材之间的连接稳定性差，受力时易出现分层现象，同时，芯轴的轴肩、键槽等应力集中部位未进行针对性加强，导致芯轴整体强度分布不均，使用寿命缩短的问题。

3、为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

4、一种轻便式高刚性芯轴，包括芯轴主体、金属嵌件和轴向加强筋，所述芯轴主体呈空心圆柱状，且芯轴主体为碳纤维复合材料芯轴，所述芯轴主体的两侧内部均设有金属嵌件，两个所述金属嵌件分别与芯轴主体两侧的内部过盈配合连接，所述芯轴主体内部表面均匀安装有多个轴向加强筋，且多个轴向加强筋的两侧分别与两个金属嵌件的一侧固定连接，多个所述轴向加强筋的内部之间固定安装有多个环形加强圈。

5、优选的，两个所述金属嵌件位于芯轴主体内部的表面均设有环形凹槽，两个所述环形凹槽内部均填充有环氧树脂胶粘剂。

6、优选的，多个所述轴向加强筋均为碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料混合加强筋，多个所述轴向加强筋的横截面呈梯形。

7、优选的，多个所述环形加强圈均为碳纤维复合材料加强圈，多个所述加强圈内部均设有弧形过渡面。

8、优选的，两个所述金属嵌件均为高强度铝合金嵌件，两个所述金属嵌件一侧的表面均设有键槽。

9、优选的，所述芯轴主体的表面设有聚酰亚胺薄膜。

10、在上述技术方案中，本实用新型提供的技术效果和优点：

11、1、本实用新型，通过芯轴以碳纤维复合材料作为主体材料，配合空心圆柱状结构，相比传统金属实心芯轴，能大幅降低自身重量，有效减少高速运转时产生的惯性力，既降低驱动系统能耗，又避免惯性力对传动精度的干扰，同时，芯轴主体内部的轴向加强筋与环形加强圈形成立体加强结构，轴向加强筋通过梯形横截面设计在增强轴向刚性的同时减少空间占用，环形加强圈则进一步提升径向支撑强度，两者协同作用使芯轴抗弯曲刚性和抗扭刚性提升，完全满足精密传动场景对刚性的严苛要求，彻底解决了传统金属芯轴重但刚性足、普通复合芯轴轻但刚性差的两难问题。

12、2、本实用新型，通过金属嵌件与芯轴主体采用过盈配合和环氧树脂胶粘剂填充环形凹槽的双重连接方式，过盈配合确保初始连接紧密性，环形凹槽内的胶粘剂固化后能形成牢固的结合界面，有效阻止金属嵌件与芯轴主体之间的相对转动或轴向位移，避免受力时出现分层现象，同时，轴向加强筋两端与金属嵌件固定连接，环形加强圈与轴向加强筋、芯轴主体内壁紧密结合，不仅形成了全域支撑的刚性结构，还能将芯轴承受的扭矩、弯矩均匀分散到各个部件，避免轴肩、键槽等传统应力集中部位出现局部过载，使芯轴整体强度分布更均匀，大幅降低变形、断裂风险，使用寿命较现有复合芯轴延长。

1.一种轻便式高刚性芯轴，包括芯轴主体(1)、金属嵌件(2)和轴向加强筋(3)，其特征在于，所述芯轴主体(1)呈空心圆柱状，且芯轴主体(1)为碳纤维复合材料芯轴，所述芯轴主体(1)的两侧内部均设有金属嵌件(2)，两个所述金属嵌件(2)分别与芯轴主体(1)两侧的内部过盈配合连接，所述芯轴主体(1)内部表面均匀安装有多个轴向加强筋(3)，且多个轴向加强筋(3)的两侧分别与两个金属嵌件(2)的一侧固定连接，多个所述轴向加强筋(3)的内部之间固定安装有多个环形加强圈(4)。

2.根据权利要求1所述的轻便式高刚性芯轴，其特征在于，两个所述金属嵌件(2)位于芯轴主体(1)内部的表面均设有环形凹槽(5)，两个所述环形凹槽(5)内部均填充有环氧树脂胶粘剂(6)。

3.根据权利要求1所述的轻便式高刚性芯轴，其特征在于，多个所述轴向加强筋(3)均为碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料混合加强筋，多个所述轴向加强筋(3)的横截面呈梯形。

4.根据权利要求1所述的轻便式高刚性芯轴，其特征在于，多个所述环形加强圈(4)均为碳纤维复合材料加强圈，多个所述加强圈内部均设有弧形过渡面(7)。

5.根据权利要求1所述的轻便式高刚性芯轴，其特征在于，两个所述金属嵌件(2)均为高强度铝合金嵌件，两个所述金属嵌件(2)一侧的表面均设有键槽(8)。

6.根据权利要求1所述的轻便式高刚性芯轴，其特征在于，所述芯轴主体(1)的表面设有聚酰亚胺薄膜(9)。